CN108395127A - 一种烧粘土型磷铝酸盐水泥胶凝材料 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种烧粘土型磷铝酸盐水泥凝胶材料，该材料是由磷铝酸盐水泥40％～60％，石灰石粉10％～25％，工业废石膏5％～12％，煅烧粘土20％～40％组成。本发明提供的烧粘土型磷铝酸盐水泥胶凝材料，相比较于磷铝酸盐水泥来说，基本性能保持不变，但扩大了水泥原料来源，降低了生产成本，减少环境污染，应用前景广泛。

Description

一种烧粘土型磷铝酸盐水泥胶凝材料

技术领域

本发明涉及一种磷铝酸盐水泥凝胶材料，具体的说是一种烧粘土型磷铝酸盐水泥凝胶材料。

背景技术

水泥是经济建设的重要材料，水泥工业也是国民经济的重要的基础产业。水泥工业的快速发展有力支撑了国家社会经济的建设。然而，水泥工业有着显著的“两高一资”生产工艺特性，其发展和生产模式使得资源、能源都难以为续，对生态环境也造成了极为不利的影响。推动水泥工业低碳生产技术研发和应用，促进水泥工业大幅度节能减排，实现水泥工业先进、绿色制造，是水泥工业发展面临的紧迫任务。

特种水泥相较于常规水泥，可应用于对力学性能或耐久性能要求特殊的工程部分，是常规水泥无法替代的胶凝材料，同样面临着相同的困境。磷铝酸盐水泥是一种新型特种水泥，磷铝酸盐水泥具有快硬、早强、高强等优良的力学性能，水泥浆体具有优良的耐久性，如：优良的抗冻性，抗碳化，抗化学腐蚀，抗渗和抗钢筋锈蚀等能力，使得该水泥在抢修工程、海洋工程等方面具有广泛的用途和市场前景，可以在某些方面替代并改善现有胶凝材料。但是由于原料等成本较高，使得该水泥的成本大大高于普通硅酸盐水泥，限制了该水泥的推广应用。其中主要存在以下几个原因：一是水泥生产需要消耗大量价格昂贵的铝矾土；二是该水泥的烧成温度较高(1370℃～1410℃)；且该水泥烧成需采用复合矿化剂(MgO(1％～7％)、Fe₂O₃(1％～8％))，在该复合矿化剂中价格昂贵的MgO占有相当的比例，进一步提高了该水泥的成本。如何在保证磷铝酸盐水泥性能不变的基础上，降低磷铝酸盐水泥的生产成本成为本领域技术人员的研究热点。

发明内容

针对现有技术中存在的问题，本发明提供了一种烧粘土型磷铝酸盐水泥凝胶材料，采用水泥与石灰石，煅烧粘土，石膏混合的方式，在同样性能的条件下可以使水泥的用量减少到原来的40％～60％，而水泥用量的减少就可以相应的减少水泥生产过程中带来的污染问题，且使用的石灰石无需煅烧，不会产生CO₂，更进一步减少了污染的产生。

本发明采用以下技术方案：

一种烧粘土型磷铝酸盐水泥凝胶材料，它是由以下重量百分比的原料组成：磷铝酸盐水泥40％～60％，石灰石粉10％～25％，工业废石膏5％～12％，煅烧粘土20％～40％。

所述煅烧粘土为含有高岭石的粘土或类粘土，高岭石含量≥35％；其煅烧温度为710℃～860℃。

所述磷铝酸盐水泥为磷铝酸盐水泥、含钡磷铝酸盐水泥、富铁磷铝酸盐水泥，其比表面积360-400m²/kg，密度2.99-3.06kg/cm³，初凝40-140min，终凝100-180min，沸煮3h安定性良好，水泥3d强度大于55MPa。

所述工业废石膏为来源于烘干之后的脱硫石膏、磷石膏、柠檬石膏，其比表面积＞300m²/kg，三氧化硫的含量高于40％，游离水含量低于2％。

本发明的烧粘土型磷铝酸盐胶凝材料，其水化产物与磷铝酸盐水泥相比，有着较大的区别。除了共同含有磷铝酸盐水泥水化形成的多种水化铝酸钙、铝胶和羟基磷灰石外，烧粘土型磷铝酸盐水泥特别含有水化碳铝酸钙(烧粘土与石灰石CaCO₃反应后生成，早期为C₃A·3CaCO₃·32H₂O，后期为C₃A·CaCO₃·12H₂O)。水化碳铝酸钙对硬化水泥浆体强度有着很大的提升作用，是其后期强度的主要来源之一。且磷铝酸盐水泥可与煅烧粘土水化形成水化硅铝酸钙，该水化产物不但可贡献一定的早期和后期强度，并且能够稳定磷铝酸盐水泥的水化产物CAH₁₀和C₂AH₈，抑制其向水化铝酸三钙(C₃AH₆)转化。因而，本发明的烧粘土型磷铝酸盐水泥基材料除了水化产物与磷铝酸盐水泥不同之外，仍然保留着磷铝酸盐水泥的特性，有着早强高强，耐腐蚀，抗冻融，耐高温，碱度低等优异性能，而且改善了磷铝酸盐水泥生产成本较高的问题，是一种能够替代常规磷铝酸盐水泥的新型胶凝材料。

本发明的有益效果是：本发明采用磷铝酸盐水泥与石灰石，煅烧粘土，工业废石膏混合的方式，在同样性能的条件下可以使水泥的用量减少到原来的40％～60％，且使用的石灰石无需煅烧，这使得CO₂排放量大大降低，所以本发明的胶凝材料是一种低碳环保的胶凝材料。此外，本发明的烧粘土型磷铝酸盐水泥凝胶材料，既保证了磷铝酸盐特种水泥的独有性能，又能显著降低成本，因而本发明的新型特种水泥在低碳环保，性能，成本方面有着突出的优势，有着极其广阔的应用前景。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明做进一步的详细说明。

为了进一步验证本发明制备的烧粘土型磷铝酸盐水泥的性能特点，发明人设计了多组试样，具体组成见表1。

表1实施例1-3以及对比例原料组成

将各组试样分别按照国标规定测得以下几种物理性质：容积密度，比表面积，细度，安定性，凝结时间，抗压强度，如表2所示。

表2性能测试结果

从上述表2的性能结果可以看出，本发明在添加了大量煅烧粘土后，所制备出的磷铝酸盐水泥性能与常规磷铝酸盐水泥在抗压强度、凝结时间、安定性、总体抗侵蚀能力等方面性能相差无几，完全可以替代普通磷铝酸盐水泥。此外，采用本发明的原料制备的烧粘土型磷铝酸盐水泥与采用常规方法制备的磷铝酸盐水泥相比，相同产量成本可节约35％～45％，成本降低显著，且本发明生产过程中石灰石无需煅烧，不会产生CO₂，更进一步减少了污染的产生，是一种低碳环保，性能优异的新型特种水泥，具有极其广泛的应用前景。

Claims (4)

1.一种烧粘土型磷铝酸盐水泥凝胶材料，其特征在于，它是由以下重量百分比的原料组成：磷铝酸盐水泥40％～60％，石灰石粉10％～25％，工业废石膏5％～12％，煅烧粘土20％～40％。

2.根据权利要求1所述的烧粘土型磷铝酸盐水泥凝胶材料，其特征在于，所述煅烧粘土为含有高岭石的粘土或类粘土，高岭石含量≥35％；其煅烧温度为710℃～860℃。

3.根据权利要求1所述的烧粘土型磷铝酸盐水泥凝胶材料，其特征在于，所述磷铝酸盐水泥为磷铝酸盐水泥、含钡磷铝酸盐水泥、富铁磷铝酸盐水泥，其比表面积360-400m²/kg，密度2.99-3.06kg/cm³。

4.根据权利要求1所述的烧粘土型磷铝酸盐水泥凝胶材料，其特征在于，所述工业废石膏为来源于烘干之后的脱硫石膏、磷石膏、柠檬石膏，其比表面积＞300m²/kg，三氧化硫的含量高于40％，游离水含量低于2％。